复杂环境下钢筋混凝土水塔的爆破拆除
2016-11-17殷芳满韩国光
殷芳满，韩国光
（池州市长江岩土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）
复杂环境下钢筋混凝土水塔的爆破拆除
殷芳满，韩国光
（池州市长江岩土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）
文章介绍了一座复杂环境下水塔的控制爆破拆除，并根据水塔的周围环境，论述了水塔的爆破方案和爆破参数设计。对爆破振动进行了校核，采取了有效的防护措施，爆破达到了预期的效果。
水塔；定向爆破；爆破参数；安全防护
某地体检中心改建需要将一座钢筋混凝土结构水塔拆除，待拆除水塔所处环境十分复杂，东侧距离筒体37.4m有高压输电线，南侧5m外有花圃，10m外有高大树木，西侧紧邻水塔0.2m有监控、通信线缆，北侧2m外有花圃，15m外为体检中心大楼，东北侧8m外有临时储藏室，东南侧距离高压线最近距离为34m，周围环境如图1所示。
图1 水塔周围环境示意图（单位：m）
该水塔整体高度为38.0m，顶部倒圆锥形储水罐高度约为6.0m，塔身高度为30.0m，直径为2.4m，顶部有2m高避雷针，水塔壁厚为0.18m。
根据工程环境的特点，拟采用定向爆破倒塌方案，水塔倒塌方向为正东方向。在水塔底部以倒塌中心线对称爆破开凿正梯形缺口，并且在切口两侧对称开凿两个尺寸完全相同的定向窗以确保倒塌方向。在烟囱的爆破部位采取加强防护措施，消除爆破飞石的影响，在水塔倒塌方向上地面铺设沙袋缓冲撞地冲击，两边搭设防护网，对周边建筑门窗进行被动覆盖防护，以确保安全。
本次爆破切口以地面0.2m往上，采用正梯形爆破切口。切口截面筒身周长S=7.54m，直径D=2.4m，壁厚d=0.18m。切口长度L=0.6S=4.5m，切口高度h=1.6m。爆破缺口如图2所示。
图2 爆破缺口示意图（单位：m）
在设计倾倒中心线两侧，对称布置三角形定向窗，两端三角形切口长度为0.9m、高0.4m，三角形定向窗切口夹角25°。定向窗用爆破或人工开凿，可以在两端定向窗区域内非周边孔，装药起爆，作为实验炮。
①炮孔直径d=36mm；
②炮孔深度l=0.68d=0.12m；
③孔网参数a、b，b=a=0.2m；
④单炮孔装药量Q=20g（单位耗药量K＝2500g/m3）。
爆破切口共布置8排炮孔，每排13～14个炮孔，计炮孔数108个，每个炮孔2发雷管，共需雷管240发（包括捆绑和起爆雷管），炸药3kg。
爆破网路的主体为非电起爆系统，为保证炮孔装药的可靠起爆，所有炮孔装入双雷管。运用毫秒微差爆破技术进一步减小爆破振动危害并提高爆破效果，用毫秒延期1、3、5段雷管分3段起爆所有炮孔，1段雷管处于倒塌中心线区域，3、5段分别沿倒塌中心区域向外布置。利用瞬发雷管将炮孔中的起爆雷管分组捆绑起爆，然后将捆绑雷管连接成非电复式起爆网路。起爆网路如图3所示。
图3 起爆网路示意图
5.1.1 爆破振动[3]
建筑物或构筑物的爆破震动安全性应满足安全震动速度的要求，应根据下式计算爆破震动安全距离。
式中：R——保护建筑物要求的爆破地震安全距离（m）
Q——炸药用量，微差或秒差爆破时取最大一段装药（kg）
M——药量指数，取m=1/3
a——爆炸地震波衰减指数，其取值与爆区地质条件有关，一般取a=1～2，计算时取a=2.0
V——介质质点的安全临界震动速度值，普通钢筋混凝土结构房屋等，取V=3.0cm/s；普通砖房、非抗震的大型砌块建筑物，取V=2cm/s
K——与爆破点的地质、地形等条件有关的系数，对于坚硬岩石，K=50～150，这里取K=150
K1——折减系数，对于楼房等，K1=0.25～0.35，这里取K1=0.25
本工程设计最大一段起爆药量为1kg，按此公式核算，得到不同距离的爆破振动速度计算值如表1。
爆破振动速度计算值 表1
按照设计药量进行起爆，爆破振动对于周围居民楼而言是安全的。
5.1.2 触地振动[4]
由中国科学研究院力学研究所公式：
式中：v——爆破振动峰值速度（cm/s）
I——触地冲量，I=m（2gh）0.5
R——质心至计算点的距离（m）
H——重心高度，此水塔储水罐重心高度H=33m
M——水塔质量（kg）
水塔储水罐质量由其实体体积和密度乘积得出，筒壁密度取ρ=2700，经计算m=108000kg。
按公式核算，得到不同距离的塌落震动速度计算值如表2所示。
塌落震动速度计算值 表2
根据以上计算结果，水塔倒塌触地产生的震动小于楼房允许的最大震动速度，所以对于周围的建筑物而言是安全的。
为消弱水塔倒塌触产生的振动效应，控制触地冲击产生的飞石，采用如下的措施：在水塔倒塌方向30m范围内，每隔7m铺一条缓冲带，缓冲带与倒塌轴线垂直，用编织袋装黄沙堆成高1m、宽1m、长6m的缓冲带4条。
拆除钢筋混凝土结构水塔，除了爆破可能产生个别飞石以外，钢筋混凝土结构水塔落地撞击破碎也会激起飞石，所以必须对爆破飞石进行防护，具体措施如下。
①覆盖防护：采用2层竹笆和4层草袋对钢筋混凝土结构水塔爆破部位进行严密覆盖，用铁丝将上述覆盖材料捆绑在钢筋混凝土结构水塔爆破部位的表面。
②填筑沙土垫层：在钢筋混凝土结构水塔倒塌方向用编织袋装黄沙铺设3条缓冲带，每条缓冲带之间间隔6m，缓冲带与倒塌轴线垂直，在塔帽触地地带敷设高1m、宽12m、长6m的沙包垫层，缓冲带的作用可减小钢筋混凝土结构水塔触地速度，防止钢筋混凝土结构水塔落地的碎石飞溅。
③该工程以水塔为中心安全警戒线范围为200m。
TU751.9
B
1007-7359（2016）05-0166-02
10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.056
殷芳满（1969-），男，高级工程师。
